Інструментальні програмні засоби інтеграції математичних моделей у системи підтримки прийняття рішень з екологічної безпеки - Автореферат

Досвід ліквідації наслідків Чорнобильської аварії допоміг особам, що приймають рішення, усвідомити глибоку необхідність використання СППР і встановив основні орієнтири для розробників таких систем. На Україні СППР, що включають блоки моделювання процесів у навколишньому середовищі розробляються в Інституті кібернетики ім. Железняк та інші), в ряді відомчих організацій, що проводять дослідження з наукової підтримки ліквідації наслідків Чорнобильської аварії - в Українському науковому центрі радіаційної медицини АМН і НАН України (І. Одним із найбільш широкомасштабних міжнародних проектів з розробки систем підтримки прийняття рішень при радіаційних аваріях є проект РОДОС, який розробляється з початку 90-х років за замовленням комісії Європейських Співтовариств (КЄС). Дослідження у галузі розробки СППР з питань екологічної безпеки (СППРЕБ), що є відносно новим напрямком інформатики, базуються на дослідженнях в багатьох областях, серед яких галузі створення пакетів прикладних програм і методологій інтеграції прикладних програм (Ф.У межах одної СППРЕБ моделі, як правило, мають однакову моду виконання (наприклад є програмами) та тип вхідних і вихідних даних (наприклад, передають і одержують інформацію у вигляді текстових файлів). Моделі, як правило, не використовують сучасні засоби відображення інформації та обміну даними. У другому розділі проведено обгрунтування обєктно-орієнтованого підходу до побудови СППРЕБ, запропоновано мову програмування LIANA та подано методику інтеграції математичних моделей у системи підтримки прийняття рішень з питань екологічної безпеки на базі опису структури та звязків наборів даних, що використовуються у СППР і є вхідними та вихідними наборами даних моделей. Мова повинна також підтримувати можливість завдання як мінімум трьох “системних команд” - “виконати модель та прочитати її вихідний набір даних”, “записати внутрішній набір даних як вхідний набір даних моделі”, “сповістити користувача про необхідність створення внутрішнього набору даних за допомогою засобів інтерфейсу користувача”. 1, Windows 95; типів прикладних програм - виконувана DOS програма, виконувана Windows 16-та 32-розрядна програма, обєктний модуль, реалізований на мові програмування FORTRAN або С; UNIX процес; модель, що виконується у середовищі пакета POWERSIM; програма одержання даних з GIS MAPINFO на мові програмування MAPBASIC; типів обміну даних - обмін даних до початку і після закінчення прикладної програми, обмін даних у процесі виконання прикладної програми без жорстких вимог до часу обміну, обмін даних у процесі виконання прикладної програми з жорсткими вимогами до часу обміну; засобів роботи з ГІС - засоби прямого обміну інформацією з ГІС MAPINFO, засоби побудови та роботи з ГІС у ОС UNIX; засобів обміну з системою моніторингу - одержання даних моніторингу за допомогою аналогово-цифрових карт, одержання даних через модем, приєднаний до виділеної лінії.Головним результатом дисертаційної роботи є розробка, теоретичне обгрунтування та практичне впровадження інструментальних програмних засобів, що дозволяють швидко побудувати СППР з проблем екологічної безпеки на основі набору незалежно розроблених моделей.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Головним результатом дисертаційної роботи є розробка, теоретичне обгрунтування та практичне впровадження інструментальних програмних засобів, що дозволяють швидко побудувати СППР з проблем екологічної безпеки на основі набору незалежно розроблених моделей.

Для досягнення цього в дисертаційній роботі: - проведено аналіз тенденцій розвитку сучасних СППР з проблем екологічної безпеки і досліджень в області інтеграції прикладних програм; сформульовано основні властивості типових програмних реалізацій математичних моделей; запропонованометодику побудови будувати СППРЕБ шляхом інтеграції “ядра” системи, інтерфейсу користувача, ГІС, бази данихсистем управління базою даних, засобів взаємодії з системою моніторингу та незалежно розроблених моделей;

- обгрунтовано необхідність використання у процесі розробки та функціонування СППРЕБ обєктно-орієнтованої мови, що підтримує сталі обєкти; розроблено обєктно-орієнтовану мову LIANA, що дозволяє формалізувати різні аспекти розробки та функціонування СППРЕБ; програмно реалізовано сервісні засоби налагодження LIANA-програм;

- розроблено методику інтеграції моделей у СППРЕБ, що дозволяє проводити інтеграцію незалежно розроблених моделей без змін у програмній реалізації моделі;

- розроблено і програмно реалізовано інструментальну програмну Систему інтеграції моделей LIANA, що дозволяє значно скоротити час, необхідний для розробки, тестування і внесення змін у СППРЕБ та зробити їх гнучкими та переносними;

- розроблено засоби настроювання інструментальної програмної системи LIANA, стандартний набір інтерфейсних елементів СППРЕБ, засоби взаємодії з ГІС та системою моніторингу, що забезпечують можливість роботи у широкому колі програмних середовищ і дозволяють задовольнити вимоги різних груп користувачів до СППРЕБ;

- проведено впровадження розроблених інструментальних програмних засобів і методики інтеграції у восьми СППРЕБ, що використовуються в Україні та за кордоном. У ході розробки інструментальних програмних засобів та їх практичного впровадження запропоновано нові програмні рішення для обміну даними, управління прикладними програмами та побудови інтерфейсу користувача у різних операційних системах.

1. Гофман Д.С. Применение программно-инструментальной системы LIANA для интеграции прикладных задач, ГИС и баз данных в системы поддержки принятия решений, основанные на моделях // Математические машины и системы. - 1998. - №1. - C. 75-88.

2. Гофман Д.С., Железняк М.И. Разработка интерфейсов пользователя в системах поддержки принятия решений по охране вод от радиоактивного загрязнения -“АКВАТОРИЯ” и “РИВТОКС“ // Вычислительные технологии - Новосибирск, Институт вычислительных технологий РАН. - 1995. - Т. 4, №10. - C. 141-148.

3. Heling R., Zheleznyak M., Raskob W., Popov A., Borodin R., Gofman D., Lyashenko G., Marinets A., Pokhil A., Shepeleva T., Tkalich P. Overview of modelling of hydrological pathways in RODOS // Radiation Protection Dosimetry. -1997. - V. 73, No. 1-4, - P. 67-70.

4. Hofman D., Design and development of the MOIRA software framework // Principles for the development and implementation of the MOIRA computerised system; Ed. by Monte L. and Brittain J. ; ENEA Technical Report RT/ABM/98/4; ISSN/1120-5555. -Rome (Italy) - 1998. - P. 37-57.

5. Marinets A., Gofman D., Zheleznyak M. Using GIS for modelling radionuclide transport in complex river-reservoir network // IAHS Publ. No. 235, HYDROGIS 96: Application of Geographical Information Systems in Hydrology and Water Resources Management. - 1996. - P. 325- 330.

6. Zheleznyak M., Kuzmenko Yu., Tkalich P., Dzuba N., Gofman D., Golovanov I., Marinets A., Mezhueva I. Modelling of radionuclides transport in the set of river reservoirs // Computational Methods in Water Resources X, vol. 2, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht (The Netherlands). - 1994. - P. 1189 - 1196.

7. Gofman D., Lyashenko G., Marinets A., Mezhueva I., Shepeleva T., Tkalich P., Zheleznyak M. Implementation of the aquatic radionuclide transport models RIVTOX and COASTOX into the RODOS system // The Radiological Consequences of Chernobyl Accident. Proceedings of the first international conference, Minsk (Belarus), 18 - 22 March 1996; Editors A. Karaoglou, G. Desmet, G. N. Kelly and H. G. Menzel; European Commission, Luxembourg. - 1996. - P. 1181-1184.

8. Zheleznyak M., Heling R., Raskob W., Popov A., Borodin R., Gofman D., Lyashenko G., Marinets A., Pokhil A., Shepeleva T., Tkalich P. Modelling of hydrological pathways in RODOS // The Radiological Consequences of Chernobyl Accident. Proceedings of the first international conference, Minsk (Belarus) 18 - 22 March 1996; Editors A. Karaoglou, G. Desmet, G. N. Kelly and H. G. Menzel; European Commission, Luxembourg. - 1996. - P. 1139-1148.